The object of research, development or design (in Russian) : Технология обработки сложнолегированных циркониевых сплавов для атомной энергетики

The object of research, development or design (in Kazakh) : Атом энергетикасы үшін күрделі легирленген цирконий қорытпаларын өңдеу технологиясы

Aim of work (in Russian) : Исследование и разработка фундаментальных научных основ новой гибкой инновационной технологии интенсивной пластической обработки заготовок топливных трубок, нацеленной на глубокое изменение структуры и свойств циркониевого сплава с учетом его сложнолегированного состояния, а также, формирование научно-обоснованных выводов и рекомендаций применимости полученных новых знаний в ядерной технике.

Aim of work (in Kazakh) : Цирконий қорытпасының күрделі қорытпа күйін ескере отырып, оның құрылымы мен қасиеттерін түбегейлі өзгертуге бағытталған жанармай түтіктерінің дайындамаларын қарқынды пластикалық өңдеудің жаңа икемді инновациялық технологиясының іргелі ғылыми негіздерін зерттеу және әзірлеу, сондай-ақ түзілу ядролық техникада алынған жаңа білімдерді қолдану мүмкіндігі бойынша ғылыми негізделген қорытындылар мен ұсыныстар.

Методы исследования (на русском) : Компьютерное моделирование, метод конечных элементов, испытания на растяжение, сканирующая электронная микроскопия, просвечивающая электронная микроскопия, дифракция обратнорассеянных электронов

Методы исследования (на казахском) : Компьютерлік модельдеу, шекті элементтер әдісі, созылу сынағы, сканерлеуші ​​электронды микроскопия, беріліс электронды микроскопия, электронды кері шашыраудың дифракциясы

Obtained results and novelty (in Russian) : В ходе выполненных исследований разработана и экспериментально подтверждена новая технологическая схема радиально-сдвиговой прокатки сложнолегированного циркониевого сплава Zircaloy-4, обеспечивающая формирование выраженной градиентной структуры. На основе данных пластометрических испытаний изучены реологические свойства материала и сформирована база данных для компьютерного моделлирования, что позволило выполнить поиск оптимальных параметров процесса на компьютерных моделях. Модели были выполнены методом конечных элементов в программном комплексе DEFORM-3D. Установлено, что применение повышенного температурно-деформационного режима в сочетании с контролируемыми величинами единичных обжатий обеспечивает устойчивое протекание процесса в один тепловой цикл без превышения допустимых нагрузок на прокатное оборудование. Экспериментальная верификация моделей показала, что в обработанном образце формируется градиентная структура с ультрамелкозернистым поверхностным слоем (0,8–1,4 мкм) и тонкозернистой переходной зоной, сопровождающаяся повышением микротвёрдости и прочностных характеристик в промежуточной области прутка. Полученные результаты демонстрируют возможность управления структурным состоянием и механическими свойствами сплава Zircaloy-4 путём рационального выбора параметров радиально-сдвиговой прокатки, что представляет практическую ценность для технологий получения заготовок деталей топливных элементов в атомной энергетике.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Зерттеу нәтижесінде айқын градиенттік құрылымды беретін кешенді қорытпа цирконий қорытпасы Zircaloy-4 радиалды-ығысу илемдеуінің жаңа технологиялық схемасы әзірленді және эксперименттік валидацияланды. Пластометриялық сынақ деректері материалдың реологиялық қасиеттерін зерттеу үшін пайдаланылды және компьютерлік модельдеуге арналған дерекқор жасалды, бұл компьютерлік модельдерді қолдана отырып, оңтайлы технологиялық параметрлерді іздеуге мүмкіндік берді. Модельдер DEFORM-3D бағдарламалық жасақтама пакетіндегі ақырлы элементтер әдісін қолдана отырып жасалды. Жоғары температура-деформация режимін бір реттік төмендетудің бақыланатын мәндерімен бірге қолдану илемдеу жабдығына рұқсат етілген жүктемелерден аспай, бір термиялық циклде тұрақты процесті қамтамасыз ететіні анықталды. Модельдерді эксперименттік тексеру өңделген үлгіде ультра ұсақ түйіршікті беткі қабаты (0,8-1,4 мкм) және ұсақ түйіршікті өтпелі аймақ бар градиенттік құрылымның пайда болатынын көрсетті, бұл өзектің аралық аймағында микроқаттылық пен беріктік сипаттамаларының жоғарылауымен қатар жүреді. Алынған нәтижелер ядролық энергетикадағы отын элементтеріне арналған дайындамаларды өндіру технологиялары үшін практикалық құндылығы бар радиалды-ығысу илемдеу параметрлерін рационалды таңдау арқылы Циркалой-4 қорытпасының құрылымдық күйі мен механикалық қасиеттерін басқару мүмкіндігін көрсетеді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Технико-экономический эффект проекта достигается за счет применения усовершенствованной технологии обработки сложнолегированных циркониевых сплавов для производства деталей атомных станций. Использование метода радиально-сдвиговой прокатки позволит оптимизировать структуру и свойства сплава, устраняя литейные дефекты и достигая ультрамелкозернистого (УМЗ) состояния материала в длинномерных заготовках. Полученная УМЗ структура обеспечит повышение радиационной стойкости и долговечности деталей, что сделает продукцию более надежной и конкурентоспособной по сравнению с изделиями, произведёнными по традиционным методам. Применение данной технологии позволит снизить себестоимость продукции за счёт рационального использования заготовок и улучшения качественных характеристик материала. Кроме того, оптимизация производственного процесса увеличит гибкость технологии, что обеспечит возможность адаптации к различным техническим требованиям и уменьшит зависимость от внешних поставщиков компонентов.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Жобаның техникалық-экономикалық тиімділігі атом электр станцияларына арналған бөлшектерді өндіру үшін күрделі легірленген цирконий қорытпаларын өңдеудің жетілдірілген технологиясын қолдану арқылы қол жеткізіледі. Радиалды ығысулы илемдеу әдісін қолдану қорытпаның құрылымы мен қасиеттерін оңтайландыруға, құю ақауларын жоюға және ұзын дайындамалардағы материалдың өте ұсақ түйіршікті (UFG) күйіне қол жеткізуге мүмкіндік береді. Алынған UMP құрылымы радиацияға төзімділіктің жоғарылауын және бөлшектердің беріктігін қамтамасыз етеді, бұл дәстүрлі әдістермен өндірілген өнімдермен салыстырғанда өнімді сенімдірек және бәсекеге қабілетті етеді. Бұл технологияны қолдану дайындамаларды ұтымды пайдалану және материалдың сапалық сипаттамаларын жақсарту есебінен өнімнің өзіндік құнын төмендетуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, өндіріс процесін оңтайландыру технологияның икемділігін арттырады, оны әртүрлі техникалық талаптарға бейімдеуге және сыртқы құрамдас жеткізушілерге тәуелділікті азайтуға мүмкіндік береді.

Level of implementation (in Russian) : не внедрено

Level of implementation (in Kazakh) : жүзеге асырылмаған

Efficiency (in Russian) : Разрабатываемая технология производства деталей из сложнолегированных циркониевых сплавов в случае внедрения повысит эффективность использования циркония и снизит себестоимость вырабатываемой на АЭС электроэнергии

Efficiency (in Kazakh) : Күрделі легірленген цирконий қорытпаларынан бөлшектерді өндірудің әзірленген технологиясы, егер іске асырылса, цирконийді пайдалану тиімділігін арттырады және атом электр станцияларында өндірілетін электр энергиясының өзіндік құнын төмендетеді.

Field of application (in Russian) : Ядерная энергетика, металлургия, машиностроение

Field of application (in Kazakh) : Атом энергетикасы, металлургия, машина жасау